Differentielle Genexpressionsanalyse während der Schaumzellbildung
von menschlichen Makrophagen

Für die Entwicklung der Arteriosklerose ist der Prozeß der Schaumzellbildung von Makrophagen von zentraler Bedeutung. Es ist jedoch unklar, welche Gene im einzelnen während der Schaumzellbildung reguliert werden, wie (d.h. durch Interaktion mit welchen Liganden) in vivo Schaumzellen entstehen und wie es zu einer Apoptose bzw. Nekrose von Schaumzellen in vivo kommt. Ziel unserer Forschung ist es daher, den Prozeß der Schaumzellbildung anhand eines in vitro Modells mittels humaner Makrophagen näher zu charakterisieren, um diesen Prozeß in vivo besser zu verstehen und mögliche therapeutische Ansatzpunkte zu erkennen. Hierzu gehört die Untersuchung der Genregulation in Schaumzellen mittels Affymetrix GeneChips in Zusammenarbeit mit der F.Hoffmann La-Roche AG in Basel, die Erforschung des Cholesterin und ApoE-Stoffwechsels des Makrophagen und der Schaumzelle, sowie die Funktion von Adenosintriphosphat Bindungscassetten (ABC) Transportern ABCA1 und ABC8 in Schaumzellen. Um einen raschen Überblick über die Vielzahl der während der Schaumzellbildung differentiell regulierten Gene zu erhalten, wurde die RNA aus mit modifiziertem LDL beladenen und unbeladenen Makrophagen von mehreren Spendern in Münster isoliert und in Basel der Genchipanalytik unterzogen. Von den auf den Chips aufgebrachten etwa 40 000 Gensequenzen zeigten etwa hundert Gene während der Schaumzellbildung eine heraufregulierte Genexpression. Durch Subtraktion des Expressionsverhaltens während nachfolgender Cholesterinentladung wurden dreiundzwanzig Cholesterin-regulierte Gene in dieser Gruppe identifiziert. Gegenwärtig wird das Expressionsverhalten dieser Gene mit Hilfe der Echtzeit Reverse-Transkriptase DNA-Polymerase Kettenreaktion (RT-PCR) validiert. Kandidatengene sollen dann näher charakterisiert und in einen funktionellen Zusammenhang mit der Schaumzellbildung gebracht werden. Dies ermöglicht ein verbessertes Verständnis des Ablaufes der Schaumzellbildung und generiert Ziele für die Entwicklung neuartiger Medikamente zur Prävention von Herz-Kreislauferkrankungen und Schlaganfall. Einige ABC-Transporter werden während der Schaumzellbildung verstärkt exprimiert. Die Funktion von ABCA1, dessen Defekt zu Tangier-Krankheit und HDL-Defizienz führt, sowie die von ABCG1 in der Cholesterinhomöostase des Makrophagen werden derzeit näher untersucht. Die für die beiden Transporter kodierenden cDNAs wurden kloniert und für Überexpressionstudien eingesetzt. Ausserdem wurden polyklonale Antikörper gegen die beiden Proteine hergestellt. In enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe "Proteinchemie" haben wir die Beteiligung des ABC-Transporters ABCA1 an der ApoE-Sekretion untersucht und zeigen können, daß ABCA1 an der Sekretion von ApoE beteiligt ist. Dieser Befund legt nahe, dass ABCA1 in Makrophagen neben seiner bisherigen Hauptaufgabe, der Bildung von HDL aus lipidfreiem ApoAI, ebenso an der Bildung anderer Lipoproteinpartikel beteiligt ist. Durch die defekte Lipoproteinbildung in Makrophagen von Tangierpatienten kann überschüssiges Lipid schlecht exportiert werden. Dies führt zum auffälligen Erscheinungsbild bei Tangierpatienten: Akkumulation von schaumzelligen Makrophagen im retikuloendothelialen System.

Drittmittelgeber:

DFG, F. Hoffmann La-Roche AG, EU

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. med. Gerd Assmann, PD Dr. med Paul Cullen, Dr. rer. nat. Thomas Engel, Dr. rer. nat. Manfred Fobker, Dipl. Chem. Stefan Lorkowski, staatl. gepr. Lebensmittelchemikerin Claudia Wenner, Cand. med. Roland Schmidt, Cand. med. Monika Eisenberg

Veröffentlichungen:

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